CN101646520A - 工作机械的主轴装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种工作机械的主轴装置，设置有检测驱动装置(25)对杆件(18)的推压力的压力传感器(31)、检测杆件(18)的位移的位移传感器(32)、根据该杆件(18)的推压力和杆件(18)的位移来检测筒夹(20)对工具(19)的夹紧力的工具夹紧力检测部(33)、以及根据该工具的夹紧力和预先设定的碟形弹簧(24)的作用力特性值来判断该碟形弹簧(24)的更换时期的弹簧更换时期判断部(36)，由此，能够恰当地检测出工具夹紧力而高精度地判断施力装置的更换时期。

Description

工作机械的主轴装置
技术领域
本发明涉及在通过在主轴的前端部安装工具并使之高速旋转而进行各种加工的加工中心等工作机械的主轴装置。
背景技术
通常的工作机械的主轴装置，主轴旋转自由地被支承在壳体内，杆件沿轴方向移动自由地被支承在该主轴内，在该杆件的前端部安装有可夹紧工具的筒夹，通过多个碟形弹簧对杆件向筒夹夹紧工具的方向上施力，另一方面，通过驱动装置抵抗碟形弹簧的施力装置的作用力而使杆件移动，由此实现筒夹对工具的释放。
在这样构成的工作机械的主轴装置中，筒夹依靠碟形弹簧的作用力来夹紧工具，因此，该碟形弹簧的作用力的降低对工具的加工精度会带来较大的影响。即，由于长期的使用导致碟形弹簧的作用力降低时，筒夹不能恰当地夹紧工具，主轴对工具的约束力降低，不仅切削的产品的加工精度降低，而且在主轴和工具的夹紧部会发生微振磨损等表面损伤。
因此，在工作机械的主轴装置中，作为监视用于将工具夹紧在主轴上的弹簧的作用力的装置，例如有下述专利文献1、2所记载的装置。
该专利文献1中所记载的工作机械的主轴装置中的工具固定弹簧监视装置，在通过液压缸使拉杆向工具释放方向移动时，压力传感器测定碟形弹簧的弹力，比较部比较用压力传感器测定的弹力和规定的基准值，判断部根据该比较部的比较结果判断碟形弹簧的状态。另外，专利文献2所记载的工作机械的主轴装置，在移动自由地设置在主轴内的杆件的后端部安装圆板状的压板，在位于主轴的后部且使杆件移动的汽缸上设置有位移传感器，利用该位移传感器检测杆件的位置，判断工具是否被正常地夹紧在杆件的前端侧的筒夹上。
专利文献1：(日本)特开2003-220504号公报
专利文献2：(日本)特开平05-050359号公报
在上述的专利文献1所记载的现有的工作机械主轴装置中的工具固定弹簧监视装置中，在通过液压缸使拉杆向工具释放方向移动时，压力传感器测定碟形弹簧的弹力，根据该弹力判断碟形弹簧的状态。但是，仅仅是压力传感器测定碟形弹簧的弹力的话，并不知道拉杆在哪个时点释放工具，不能恰当地测定工具释放时的碟形弹簧的弹力，不能高精度地判断碟形弹簧的状态。
另外，在专利文献2所记载的现有的工作机械主轴装置中，位移传感器检测杆件的位置，由此判断筒夹是否正常地夹紧工具，不能测定筒夹对工具的夹紧力而判断碟形弹簧的作用力的降低。
发明内容
本发明是为解决上述的课题而开发的，其目的是提供通过恰当地检测工具夹紧力，可以高精度地判断施力装置的更换时期的工作机械的主轴装置。
用于实现上述目的的第一方面的发明的工作机械的主轴装置，其特征在于，具备：旋转自由地支承于壳体的主轴；在该主轴内沿轴方向移动自由地被支承的杆件；通过该杆件的移动进行工具的夹紧及释放的筒夹；对所述杆件向所述筒夹夹紧所述工具的方向施力的施力装置；抵抗该施力装置的作用力而推压所述杆件，由此使所述工具向释放方向移动的驱动装置；检测所述驱动装置对所述杆件的推压力的杆件推压力检测装置；检测所述杆件的位移的杆件位移检测装置；根据所述杆件推压力检测装置检测出的所述杆件的推压力和所述杆件位移检测装置检测出的所述杆件的位移，来检测所述筒夹对所述工具的夹紧力的工具夹紧力检测装置；以及根据该工具夹紧力检测装置检测出的所述工具的夹紧力和预先设定的所述施力装置的作用力特性值，来判断所述施力装置的更换时期的更换时期判断装置。
第二方面的发明的工作机械的主轴装置，其特征在于，所述更换时期判断装置根据所述施力装置的作用力特性线图，从所述工具夹紧力检测装置检测出的所述工具的夹紧力来推断所述施力装置中的实际的作用力特性线图，根据该实际的作用力特性线图来判断所述施力装置的更换时期。
第三方面的发明的工作机械的主轴装置，其特征在于，设置有显示装置以显示所述施力装置的作用力特性线图，所述作用力特性线图表示相对于所述筒夹对所述工具的夹紧次数的夹紧力的变化。
另外，第四方面的发明的工作机械的主轴装置，其特征在于，具备：旋转自由地支承于壳体的主轴；在该主轴内沿轴方向移动自由地被支承的杆件；通过该杆件的移动进行工具的夹紧及释放的筒夹；对所述杆件向所述筒夹夹紧所述工具的夹紧方向施力的施力装置；抵抗该施力装置的作用力而推压所述杆件，由此使所述工具向释放方向移动的驱动装置；检测所述驱动装置对所述杆件的推压力的杆件推压力检测装置；检测所述杆件的位移的杆件位移检测装置；根据所述杆件推压力检测装置检测出的所述杆件的推压力和所述杆件位移检测装置检测出的所述杆件的位移，来检测所述筒夹对所述工具的夹紧力的工具夹紧力检测装置；以及根据该工具夹紧力检测装置检测出的所述工具的夹紧力的历时变化，来判断所述施力装置的更换时期的更换时期判断装置。
第五方面的发明的工作机械的主轴装置，其特征在于，所述更换时期判断装置从所述工具夹紧力检测装置检测出的所述工具的夹紧力的历时变化来推断所述施力装置的作用力特性线图，根据该作用力特性线图来判断所述施力装置的更换时期。
第六方面的发明的工作机械的主轴装置，其特征在于，设置有显示装置以显示所述施力装置的作用力特性线图，所述作用力特性线图表示相对于所述筒夹对所述工具的夹紧次数的夹紧力的变化。
第七方面的发明的工作机械的主轴装置，其特征在于，所述工具夹紧力检测装置将在所述杆件位移检测装置检测出所述杆件的位移时所述杆件推压力检测装置检测出的所述杆件的推压力，作为所述筒夹对所述工具的夹紧力而检测出。
第八方面的发明的工作机械的主轴装置，其特征在于，用户和管理者通过通信线路连接，使用所述通信线路从用户向管理者传送所述杆件推压力检测装置检测出的所述杆件的推压力及所述杆件位移检测装置检测出的所述杆件的位移、或者所述更换时期判断装置判断的所述施力装置的更换时期，管理者能够向用户提醒关于所述施力装置的更换时期。
根据第一方面的发明的工作机械的主轴装置，设置有检测驱动装置对杆件的推压力的杆件推压力检测装置、检测杆件的位移的杆件位移检测装置、根据该杆件的推压力和杆件的位移来检测筒夹对工具的夹紧力的工具夹紧力检测装置、以及根据该工具的夹紧力和预先设定的施力装置的作用力特性值来判断施力装置的更换时期的更换时期判断装置，因此，通过使用杆件的推压力和杆件的位移，能够恰当地检测出筒夹对工具的夹紧力，通过使用该工具的夹紧力和施力装置的作用力特性值，能够推断施力装置的劣化而高精度地判断其更换时期。
根据第二方面的发明的工作机械的主轴装置，更换时期判断装置根据施力装置的作用力特性线图，从工具的夹紧力来推断施力装置的实际的作用力特性线图，根据该实际的作用力特性线图来判断施力装置的更换时期，因此，可以根据施力装置的作用力特性线图来推断实际的作用力特性线图，判断施力装置的更换时期，能够高精度地判断更换时期。
根据第三方面的发明的工作机械的主轴装置，设置有显示装置以显示表示夹紧力相对筒夹对工具的夹紧次数的变化的施力装置的作用力特性线图，因此，作业者只要确认显示装置所显示的施力装置的作用力特性线图，就能够容易地把握更换时期。
另外，根据第四方面的发明的工作机械的主轴装置，设置有检测驱动装置对杆件的推压力的杆件推压力检测装置、检测杆件的位移的杆件位移检测装置、根据该杆件的推压力和杆件的位移来检测筒夹对工具的夹紧力的工具夹紧力检测装置、以及根据该工具的夹紧力的历时变化来判断施力装置的更换时期的更换时期判断装置，因此，通过使用杆件的推压力和杆件的位移，能够恰当地检测出筒夹对工具的夹紧力，通过使用该工具的夹紧力的历时变化，能够推断施力装置的劣化而高精度地判断其更换时期。
根据第五方面的发明的工作机械的主轴装置，更换时期判断装置根据工具的夹紧力的历时变化来推断施力装置的作用力特性线图，根据该作用力特性线图来判断施力装置的更换时期，因此，可以根据工具的夹紧力的历时变化来推断施力装置的作用力特性线图而判断更换时期，能够高精度地判断更换时期。
根据第六方面的发明的工作机械的主轴装置，设置有显示装置以显示表示夹紧力相对筒夹对工具的夹紧次数的变化的施力装置的作用力特性线图，因此，作业者只要确认显示装置中显示的施力装置的作用力特性线图，就能够容易的把握更换时期。
根据第七方面的发明的工作机械的主轴装置，工具夹紧力检测装置将在杆件位移检测装置检测杆件的位移时杆件推压力检测装置检测出的杆件的推压力，作为筒夹对工具的夹紧力而检测出，因此，通过使用杆件的推压力和杆件的位移，能够高精度地检测筒夹对工具的夹紧力。
根据第八方面的发明的工作机械的主轴装置，利用通信线路连接用户和管理者，使用通信线路从用户向管理者传送杆件的推压力及杆件的位移或者施力装置的更换时期，管理者就可以向用户提醒关于施力装置的更换时期，因此，管理者能够把握施力装置的更换时期，并且能够向用户发出提醒，能够使更换部件的准备变得容易而提高生产性。
附图说明
图1是本发明实施例1的工作机械的主轴装置的概略构成图。
图2是表示实施例1的工作机械的主轴装置的杆件的推压力及位移量的图。
图3是表示实施例1的工作机械的主轴装置的工具的夹紧力相对于夹紧次数的图。
图4是表示本发明实施例2的工作机械的主轴装置的工具的夹紧力相对于夹紧次数的图。
图5是表示本发明实施例3的工作机械的主轴装置的工具的夹紧力相对于夹紧次数的图。
图6是本发明实施例4的工作机械的主轴装置的概略构成图。
图7是本发明实施例5的工作机械的主轴装置的概略构成图。
图8是本发明实施例6的工作机械的主轴装置的概略构成图。
标号说明
11  壳体
15  主轴
18  杆件
19  工具
20  筒夹
24  碟形弹簧(施力装置)
25  驱动装置
29  液压控制装置(杆件推压力检测装置)
31  压力传感器(杆件推压力检测装置)
32  位移传感器(杆件位移检测装置)
33  工具夹紧力检测部(工具夹紧力检测装置)
34  判断结果显示部(显示装置)
35  工具夹紧力记录部
36  弹簧更换时期判断部(更换时期判断装置)
37  工具夹紧/释放指令部
41  数据库
42  弹簧更换时期判断部(更换时期判断装置)
具体实施方式
下面参照附图，详细说明本发明的工作机械的主轴装置的适宜的实施例。另外，本发明并不被该实施例限定。
实施例1
图1是本发明实施例1的工作机械的主轴装置的概略构成图；图2是表示实施例1的工作机械的主轴装置的杆件的推压力及位移量的图；图3是表示实施例1的工作机械的主轴装置的夹紧力相对工具的夹紧次数的图。
在实施例1的工作机械的主轴装置中，如图1所示，在壳体11内，通过沿轴方向并列设置的三个轴承12、13、14而旋转自由地支承主轴15。而且，在主轴15的轴方向的中间部外周固定有转子16，另一方面，在壳体11内与该转子16对向且隔开规定间隙地固定有定子17，由该转子16及定子17构成驱动主轴15旋转的驱动马达。
主轴15内，在内部沿轴方向形成中空部15a，并且，在一端部形成有锥孔15b，在该中空部15a内配置有杆件18，另一方面，在锥孔15b内配置有工具19的锥部19a。而且，工具19中，从锥部19a伸出的柄部19b位于中空部15a内，安装在杆件18的一端部的筒夹20可夹紧该柄部19b。
另外，在主轴15的中空部15a的一端部上，嵌合有做成圆筒状的导向部件21，并且与该导向部件21相邻而嵌合有套筒22。另一方面，在杆件18的另一端部固定有套筒23，该套筒23的外周部与中空部15a移动自由地嵌合。而且，在主轴15的中空部15a且在套筒22和套筒23之间，以压缩状态夹设有作为施力装置的多个碟形弹簧24。
因而，杆件18利用碟形弹簧24的作用力经由套筒23而被向筒夹20夹紧工具19的方向(图1中为右方向)施力支承，此时，筒夹20通过导向部件21被约束在内侧，由此，能够夹紧工具19的柄部19b。
另外，在壳体11内设置有驱动装置25，其位于主轴15的另一端部侧，抵抗碟形弹簧24的作用力而推压杆件18，由此使工具19向释放方向移动。即，在该驱动装置25中，在壳体11内固定有做成中空形状的汽缸26，活塞27嵌合于该汽缸26内以分割出两个缸室26a、26b，并且移动自由地被支承。而且，与该活塞27一体的杆件28和主轴15(杆件18)位于同一轴线上，一端面抵接套筒23的端面。液压控制装置29可相对驱动装置25供给和排出液压，经由液压给排通路30与汽缸26的各缸室26a、26b上形成的口部连接。
因此，利用液压控制装置29经过液压给排通路30向汽缸26的缸室26a供给液压时，活塞27及杆件28向图1中右方向移动，由此，杆件18以依靠碟形弹簧24的作用力与套筒23抵接的状态向同方向移动，筒夹20以夹紧工具19的状态使锥部19a与锥孔15b接触，工具19被牢固地夹紧在主轴15上。另一方面，利用液压控制装置29经过液压给排通路30向汽缸26的缸室26b供给液压时，杆件28与活塞27一起抵抗碟形弹簧24的作用力，经由套筒23推压杆件18，由此，可以使该杆件18向筒夹20释放工具19的方向(图1中为左方向)移动。此时，筒夹20向导向部件21的外侧移动，由此能够释放工具19的柄部19b。
可是，在工作机械的主轴装置中，筒夹20依靠碟形弹簧24的作用力夹紧工具19，因此，该碟形弹簧24的作用力对工具19的加工精度带来较大影响。该碟形弹簧24由于在更换工具19时压缩动作及伸长动作反复作用，因此塑性变形量微增，其作用力逐渐降低。因此，为了确保工具19的高精度的加工作业，需要把握碟形弹簧24的作用力，适时进行更换。
因此，在本实施例的工作机械的主轴装置中，设置有检测驱动装置25对杆件18的推压力的杆件推压力检测装置、检测杆件18的位移的杆件位移检测装置、根据检测出的杆件18的推压力及杆件18的位移来检测筒夹20对工具19的夹紧力的工具夹紧力检测装置、以及根据检测出的工具19的夹紧力和预先设定的碟形弹簧24的作用力特性值来判断该碟形弹簧24的更换时期的更换时期判断装置。
即，在驱动装置25的杆件28的前端部，设置有可夹持在和主轴15的杆件18的另一端部之间的压力传感器31作为杆件推压力检测装置。另外，杆件18的套筒23与做成圆板形状的环部23a形成为一体，另一方面，在壳体11内设置有检测该环部23a的位移传感器32作为杆件位移检测装置。另外，这种情况下，位移传感器32也可以是非接触式传感器，只要能够检测出杆件18的移动即可。
而且，工具夹紧力检测部(工具夹紧力检测装置)33根据压力传感器31检测出的推压力信号和位移传感器32检测出的杆件位移信号，来检测与碟形弹簧24的作用力对应的工具19的夹紧力。该工具夹紧力检测部33与判断结果显示部(显示装置)34及工具夹紧力记录部(数据库)35连接，判断结果显示部34将工具夹紧力检测部33检测出的工具19的夹紧力例如在显示器上显示，工具夹紧力记录部34存储工具夹紧力检测部33检测出的工具19的夹紧力。
而且，弹簧更换时期判断部(更换时期判断装置)36根据工具19的夹紧力和预先设定的碟形弹簧24的作用力特性值，来判断该碟形弹簧24的更换时期，在判断结果显示部34中显示该更换时期。
再者，工具夹紧/释放指令部37根据未图示的NC控制装置的控制信号，对液压控制装置29输出工具夹紧信号或工具释放信号，该工具夹紧信号或工具释放信号也对工具夹紧力记录部35输出。
在此，对于通过工具夹紧力检测部33及弹簧更换时期判断部36的具体的处理进行说明。
如图1所示，杆件18的筒夹20夹紧工具19的柄部19b，由此，在主轴15处于夹紧工具19的状态时，工具夹紧/释放指令部37对液压控制装置29及工具夹紧力记录部35输出工具释放信号。液压控制装置29经过液压给排通路30向驱动装置25的汽缸26的缸室26b供给液压，和活塞27为一体的杆件28抵抗碟形弹簧24的作用力，推压杆件18使之移动。于是，通过杆件18移动，筒夹20向导向部件21的外侧移动，释放工具19的柄部19b。
此时，如图2所示，在时间t1，通过液压控制装置29使驱动装置25工作，杆件28开始推压主轴15的杆件18时，虽然其推压力上升，但碟形弹簧24的作用力比该推压力大，因此杆件18不会位移。然后，驱动装置25对杆件18的推压力上升，在时间t2，驱动装置25的杆件28对主轴15的杆件18的推压力超过碟形弹簧24的作用力时，该杆件18开始位移，筒夹20释放工具19的柄部19b。然后，驱动装置25的推压力进一步上升，杆件18进一步移动时，在时间t3，通过杆件18移动，筒夹20完全释放工具19的柄部19b，从而可以更换工具19。
因此，压力传感器31时常检测此时的杆件18的推压力，同时，位移传感器32时常检测杆件18的位移，图2所示的时间t1～t2的时间ta为碟形弹簧24的夹紧力解除范围(时间)，此时的推压力为工具夹紧力Pa。即，能够将从驱动装置25开始推压主轴15的杆件18(时间t1)到杆件18开始位移时(时间t2)为止所作用的推压力，推断为碟形弹簧24产生的工具夹紧力。
弹簧更换时期判断部36存储有如图3所示预先根据实验求出的碟形弹簧24的标准作用力特性线(作用力特性值)。而且，根据通过上述的方法检测出的规定的夹紧次数N1时的夹紧力Pa，修正标准作用力特性线，即，对标准作用力特性线乘以系数，由此，设定实际作用力特性线图。碟形弹簧24产生的夹紧力的容许值预先被设定，在实际作用力特性线和夹紧力的容许值的交点上的夹紧次数N2作为碟形弹簧24的更换时期。该情况下，工具夹紧力记录部35计量过去的夹紧次数或每天的夹紧次数，根据与更换时期对应的夹紧次数N2，能够算出可以使用的剩余天数。
这样，在实施例1的工作机械的主轴装置中，设置有检测驱动装置25对杆件18的推压力的压力传感器31、检测杆件18的位移的位移传感器32、根据该杆件18的推压力和杆件18的位移来检测筒夹20对工具19的夹紧力的工具夹紧力检测部33、以及根据该工具的夹紧力和预先设定的碟形弹簧24的作用力特性值来判断碟形弹簧24的更换时期的弹簧更换时期判断部36。
因而，通过使用杆件18的推压力和杆件18的位移，能够恰当地检测筒夹20对工具19的夹紧力，通过使用该工具19的夹紧力和碟形弹簧24的作用力特性值，能够推断碟形弹簧24的更换时期而高精度地判断其更换时期。其结果，能够配合碟形弹簧24的更换时期而定做产品或编排生产工序，能够提高生产效率。
另外，在实施例1的工作机械的主轴装置中，该情况下，弹簧更换时期判断部36根据碟形弹簧24的标准作用力特性线，根据检测出的工具19的夹紧力推断碟形弹簧24的实际作用力特性线，根据该实际作用力特性线，判断碟形弹簧24的更换时期。因而，可以根据碟形弹簧24的标准作用力特性线来推断实际作用力特性线，判断碟形弹簧的更换时期，能够简单且高精度地判断更换时期。
另外，设置有判断结果显示部34以显示表示夹紧力相对筒夹20对工具19的夹紧次数的变化的碟形弹簧24的作用力特性线图，作业者只需确认判断结果显示部34中显示的碟形弹簧24的作用力特性线，就能够容易地把握更换时期。
此外，在实施例1的工作机械的主轴装置中，工具夹紧力检测部33将在位移传感器32检测出杆件18的位移时压力传感器31检测出的杆件18的推压力作为筒夹20对工具19的夹紧力而检测出，通过使用杆件18的推压力和杆件18的位移，能够高精度地检测筒夹20对工具19的夹紧力。
实施例2
图4是表示本发明实施例2的工作机械的主轴装置的工具的夹紧力相对于夹紧次数的图。另外，本实施例的工作机械的主轴装置的整体结构和上述的实施例1大致相同，使用图1进行说明，同时对和该实施例中说明的部件具有相同功能的部件标记相同的标号，省略重复的说明。
在实施例2的工作机械的主轴装置中，如图1所示，设置有检测驱动装置25对杆件18的推压力的压力传感器31、检测杆件18的位移的位移传感器32、根据检测出的杆件18的推压力和杆件18的位移来检测筒夹20对工具19的夹紧力的工具夹紧力检测部33、以及根据检测出的工具19的夹紧力和预先设定的碟形弹簧24的标准作用力特性线(值)来判断该碟形弹簧24的更换时期的弹簧更换时期判断部36。
因而，从液压控制装置29向驱动装置25中的汽缸26的缸室26b供给液压，利用和活塞27一体的杆件28抵抗碟形弹簧24的作用力，推压杆件18使之移动。于是，通过杆件18，筒夹20向导向部件21的外侧移动，释放工具19的柄部19b。
此时，工具夹紧力检测部33根据压力传感器31及位移传感器32的检测结果，将驱动装置25开始推压主轴15的杆件18到该杆件18开始位移为止所作用的推压力作为碟形弹簧24产生的工具夹紧力而检测出。而且，弹簧更换时期判断部36存储如图4所示预先根据实验求出的碟形弹簧24的标准作用力特性线。然后，根据规定的夹紧次数时的多个夹紧力，修正标准作用力特性线，由此设定实际作用力特性线图。碟形弹簧24产生的夹紧力的容许值被预先设定，实际作用力特性线和夹紧力的容许值的交点上的夹紧次数N3作为碟形弹簧24的更换时期。此时，工具夹紧力记录部35计量过去的夹紧次数或每天的夹紧次数，根据对应于更换时期的夹紧次数N2，能够算出可以使用的剩余天数。
这样，在实施例2的工作机械的主轴装置中，设置有检测驱动装置25对杆件18的推压力的压力传感器31、检测杆件18的位移的位移传感器32、根据该杆件18的推压力和杆件18的位移来检测筒夹20对工具19的夹紧力的工具夹紧力检测部33、以及根据不同的夹紧次数的多个工具的夹紧力和预先设定的碟形弹簧24的标准作用力特性线来判断该碟形弹簧24的更换时期的弹簧更换时期判断部36。
因而，通过使用杆件18的推压力及杆件18的位移，能够恰当地检测筒夹20对工具19的夹紧力，通过使用不同的夹紧次数的多个工具19的夹紧力和碟形弹簧24的标准作用力特性线，能够形成高精度的实际作用力特性线，能够恰当地推断碟形弹簧24的劣化而高精度地判断其更换时期。
实施例3
图5是表示本发明实施例3的工作机械的主轴装置的工具的夹紧力相对于夹紧次数的图。另外，本实施例的工作机械的主轴装置的整体结构和上述的实施例1大致相同，使用图1进行说明，同时对和该实施例中说明的部件具有相同功能的部件标记相同的标号，省略重复的说明。
在实施例3的工作机械的主轴装置中，如图1所示，设置有检测驱动装置25对杆件18的推压力的压力传感器31、检测杆件18的位移的位移传感器32、根据检测出的杆件18的推压力和杆件18的位移来检测筒夹20对工具19的夹紧力的工具夹紧力检测部33、以及根据检测出的工具19的夹紧力和预先设定的碟形弹簧24的标准作用力特性线(值)来判断该碟形弹簧24的更换时期的弹簧更换时期判断部36。
因而，从液压控制装置29向驱动装置25中的汽缸26的缸室26b供给液压，利用和活塞27一体的杆件28抵抗碟形弹簧24的作用力，推压杆件18使之移动。于是，通过杆件18移动，筒夹20向导向部件21的外侧移动，释放工具19的柄部19b。
此时，工具夹紧力检测部33根据压力传感器31及位移传感器32的检测结果，将从驱动装置25开始推压主轴15的杆件18到该杆件18开始位移为止所作用的推压力作为碟形弹簧24的工具夹紧力而检测出。而且，弹簧更换时期判断部36如图4所示，根据规定的夹紧次数时的多个夹紧力来设定实际作用力特性线图。该情况下，通过将夹紧次数-夹紧力进行数据库化，能够设定高精度的实际作用力特性线图。另外，依据多个夹紧力设定实际作用力特性线图时，可以使用最小二乘法。而且，碟形弹簧24产生的夹紧力的容许值被预先设定，实际作用力特性线和夹紧力的容许值的交点上的夹紧次数N4作为碟形弹簧24的更换时期。该情况下，工具夹紧力记录部35计量过去的夹紧次数或每天的夹紧次数，根据对应于更换时期的夹紧次数N2，能够算出可以使用的剩余天数。
这样，在实施例3的工作机械的主轴装置中，设置有检测驱动装置25对杆件18的推压力的压力传感器31、检测杆件18的位移的位移传感器32、根据该杆件18的推压力和杆件18的位移来检测筒夹20对工具19的夹紧力的工具夹紧力检测部33、以及根据不同的夹紧次数下的多个工具的夹紧力来判断该碟形弹簧24的更换时期的弹簧更换时期判断部36。
因而，通过使用杆件18的推压力和杆件18的位移，能够适时检测筒夹20对工具19的夹紧力，通过使用不同夹紧次数时的多个工具19的夹紧力，能够形成高精度的实际作用力特性线，能够恰当地推断碟形弹簧24的劣化而高精度地判断其更换时期。
实施例4
图6是本发明实施例4中的工作机械的主轴装置的概略构成图。另外，对和前述实施例中说明的部件具有相同功能的部件标记相同的标号，省略重复的说明。
在实施例4的工作机械的主轴装置中，如图1所示，设置有设定驱动装置25对杆件18的推压力的液压控制装置29、检测杆件18的位移的位移传感器32、根据检测出的杆件18的推压力和杆件18的位移来检测筒夹20对工具19的夹紧力的工具夹紧力检测部33、以及根据检测出的工具19的夹紧力和预先设定的碟形弹簧24的标准作用力特性线(值)来判断该碟形弹簧24的更换时期的弹簧更换时期判断部36。
因而，工具夹紧/释放指令部37对液压控制装置29及工具夹紧力记录部35输出工具释放信号。液压控制装置29经过液压给排通路30向驱动装置25中的汽缸26的缸室26b供给液压，和活塞27一体的杆件28抵抗碟形弹簧24的作用力，推压杆件18使之移动。于是，通过杆件18移动，筒夹20向导向部件21的外侧移动，释放工具19的柄部19b。
此时，工具夹紧力检测部33根据液压控制装置29发出的推压力信号及位移传感器32的检测信号，将从驱动装置25开始推压主轴15的杆件18到该杆件18开始位移为止所作用的推压力作为碟形弹簧24对工具的夹紧力而检测出。而且，弹簧更换时期判断部36根据该检测出的夹紧力来判断碟形弹簧24的更换时期。另外，基于夹紧力的碟形弹簧24的更换时期的判断方法，在上述的各实施例中已经详细说明，此处省略说明。
这样，在实施例4的工作机械的主轴装置中，设置有设定驱动装置25对杆件18的推压力的液压控制装置29、检测杆件18的位移的位移传感器32、根据该杆件18的推压力和杆件18的位移来检测筒夹20对工具19的夹紧力的工具夹紧力检测部33、以及根据该工具的夹紧力和预先设定的碟形弹簧24的作用力特性值来判断该碟形弹簧24的更换时期的弹簧更换时期判断部36。
因而，通过使用液压控制装置29发出的指示值和位移传感器32的检测值，能够恰当地检测出筒夹20对工具19的夹紧力，通过使用该工具19的夹紧力和碟形弹簧24的作用力特性值，能够推断碟形弹簧24的劣化而高精度地判断其更换时期。另外，不需要压力传感器，由此能够实现结构的简单化及低成本化。
实施例5
图7是本发明实施例5的工作机械的主轴装置的概略构成图。另外，对和前述实施例中说明的部件具有相同功能的部件标记相同的标号，省略重复的说明。
在实施例5的工作机械的主轴装置中，如图7所示，设置有检测驱动装置25对杆件18的推压力的压力传感器31、检测杆件18的位移的位移传感器32、根据检测出的杆件18的推压力和杆件18的位移来检测筒夹20对工具19的夹紧力的工具夹紧力检测部33、显示工具夹紧力检测部33检测出的工具19的夹紧力的判断结果显示部34及存储该夹紧力的工具夹紧力记录部35、以及根据检测出的工具19的夹紧力来判断该碟形弹簧24的更换时期的弹簧更换时期判断部36。
另外，使用工作机械的主轴装置的用户和制造及管理该工作机械的主轴装置的制造厂家(管理者)通过通信线路连接。而且，制造厂家具有数据库41和弹簧更换时期判断部42，工具夹紧力检测部33检测出的筒夹20对工具19的夹紧力，从用户的数据库41通过通信线路传送到制造厂家的数据库41，弹簧更换时期判断部42根据接收的工具19的夹紧力，就可以判断碟形弹簧24的更换时期。
因而，从液压控制装置29向驱动装置25中的汽缸26的缸室26b供给液压，利用和活塞27一体的杆件28抵抗碟形弹簧24的作用力，推压杆件18使之移动。于是，通过杆件18移动，筒夹20向导向部件21的外侧移动，释放工具19的柄部19b。
此时，工具夹紧力检测部33根据压力传感器31及位移传感器32的检测结果，将从驱动装置25开始推压主轴15的杆件18到该杆件18开始位移为止所作用的推压力作为碟形弹簧24产生的工具夹紧力而检测出。而且，判断结果显示部34显示工具夹紧力检测部33检测出的工具19的夹紧力，工具夹紧力记录部35存储该工具19的夹紧力。弹簧更换时期判断部36根据该检测出的夹紧力，判断碟形弹簧24的更换时期。
另外，工具夹紧力检测部33检测出的筒夹20对工具19的夹紧力，从用户的数据库41经过通信线路传送到制造厂家的数据库41。然后，弹簧更换时期判断部42根据接收的工具19的夹紧力，判断碟形弹簧24的更换时期。因此，用户及制造厂家能够同时把握碟形弹簧24的更换时期。
此外，弹簧更换时期判断部36、42的基于夹紧力的碟形弹簧24的更换时期的判断方法，在上述的各实施例中已经详细说明，此处省略说明。
这样，在实施例5的工作机械的主轴装置中，设置有检测驱动装置25对杆件18的推压力的压力传感器31、检测杆件18的位移的位移传感器32、根据该杆件18的推压力和杆件18的位移来检测筒夹20对工具19的夹紧力的工具夹紧力检测部33、以及根据工具的夹紧力判断碟形弹簧24的更换时期的弹簧更换时期判断部36，同时，将使用该工作机械的主轴装置的用户和制造及管理该工作机械的主轴装置的制造厂家通过通信线路连接，在制造厂家侧设置有数据库41和弹簧更换时期判断部42。
因而，使用杆件18的推压力和杆件18的位移，检测筒夹20对工具19的夹紧力，用户侧根据工具19的夹紧力能够判断碟形弹簧24的更换时期，同时，制造厂家侧也能够根据工具19的夹紧力判断碟形弹簧24的更换时期，从而能够配合碟形弹簧24的更换时期而定做产品或编排生产工序，能够提高生产效率。
实施例6
图8是本发明实施例6的工作机械的主轴装置的概略构成图。另外，对和前述实施例中说明的部件具有相同功能的部件标记相同的标号，省略重复的说明。
在实施例6的工作机械的主轴装置中，如图7所示，设置有检测驱动装置25对杆件18的推压力的压力传感器31、检测杆件18的位移的位移传感器32、根据检测出的杆件18的推压力和杆件18的位移来检测筒夹20对工具19的夹紧力的工具夹紧力检测部33、以及显示工具夹紧力检测部33检测出的工具19的夹紧力的判断结果显示部34及存储该夹紧力的工具夹紧力记录部35。
另外，使用工作机械的主轴装置的用户和制造及管理该工作机械的主轴装置的制造厂家通过通信线路连接。而且，制造厂家具有数据库41和弹簧更换时期判断部42，工具夹紧力检测部33检测出的筒夹20对工具19的夹紧力，从用户的数据库41经过通信线路传送到制造厂家的数据库41，弹簧更换时期判断部42根据接收的工具19的夹紧力，能够判断碟形弹簧24的更换时期。
因而，从液压控制装置29向驱动装置25的汽缸26的缸室26b供给液压，通过和活塞27一体的杆件28抵抗碟形弹簧24的作用力，推压杆件18使之移动。于是，通过杆件18移动，筒夹20向导向部件21的外侧移动，释放工具19的柄部19b。
此时，工具夹紧力检测部33根据压力传感器31及位移传感器32的检测结果，将从驱动装置25开始推压主轴15的杆件18到该杆件18开始位移为止所作用的推压力作为碟形弹簧24的工具夹紧力而检测出。而且，判断结果显示部34显示工具夹紧力检测部33检测出的工具19的夹紧力，工具夹紧力记录部35存储该工具19的夹紧力。
于是，工具夹紧力检测部33检测出的筒夹20对工具19的夹紧力，从用户的数据库41通过通信线路传送到制造厂家的数据库41。然后，弹簧更换时期判断部42根据接收的工具19的夹紧力判断碟形弹簧24的更换时期。然后，制造厂家将弹簧更换时期判断部42判断的碟形弹簧24的更换时期通过通信线路传送到用户的判断结果显示部34，该判断结果显示部34显示碟形弹簧24的更换时期而发出提醒。
这样，在实施例6的工作机械的主轴装置中，设置有检测驱动装置25对杆件18的推压力的压力传感器31、检测杆件18的位移的位移传感器32、以及根据该杆件18的推压力和杆件18的位移来检测筒夹20对工具19的夹紧力的工具夹紧力检测部33，同时，将使用该工作机械的主轴装置的客户和制造及管理该工作机械的主轴装置的制造厂家通过通信线路连接，在制造厂家侧设置有数据库41和弹簧更换时期判断部42。
因此，使用杆件18的推压力和杆件18的位移检测筒夹20对工具19的夹紧力，用户将该工具的夹紧力传送到制造厂家，根据工具19的夹紧力判断碟形弹簧24的更换时期，将其判断结果传送到用户侧并发出提醒，制造厂家侧能够根据工具19的夹紧力判断碟形弹簧24的更换时期，从而能够配合碟形弹簧24的更换时期而预先准备产品或编排生产工序，能够提高生产效率。
此外，在实施例5、6中，是将工具夹紧力检测部33检测出的筒夹20对工具19的夹紧力，从用户的数据库41通过通信线路传送到制造厂家的数据库41，但是，也可以传送压力传感器31检测出的杆件18的推压力和位移传感器32检测出的杆件18的位移，或者传送弹簧更换判断部36判断的碟形弹簧24的更换时期。
本发明的工作机械的主轴装置，依据杆件的推压力和位移来检测工具的夹紧力，根据该工具的夹紧力来判断施力装置的更换时期，在所有的工作机械中都能够适用。

Claims (8)

1.一种工作机械的主轴装置，其特征在于，具备：旋转自由地支承于壳体的主轴；在该主轴内沿轴方向移动自由地被支承的杆件；通过该杆件的移动进行工具的夹紧及释放的筒夹；对所述杆件向所述筒夹夹紧所述工具的方向施力的施力装置；抵抗该施力装置的作用力而推压所述杆件，由此使所述工具向释放方向移动的驱动装置；检测所述驱动装置对所述杆件的推压力的杆件推压力检测装置；检测所述杆件的位移的杆件位移检测装置；根据所述杆件推压力检测装置检测出的所述杆件的推压力和所述杆件位移检测装置检测出的所述杆件的位移，来检测所述筒夹对所述工具的夹紧力的工具夹紧力检测装置；以及根据该工具夹紧力检测装置检测出的所述工具的夹紧力和预先设定的所述施力装置的作用力特性值，来判断所述施力装置的更换时期的更换时期判断装置。
2.如权利要求1所述的工作机械的主轴装置，其特征在于，所述更换时期判断装置根据所述施力装置的作用力特性线图，从所述工具夹紧力检测装置检测出的所述工具的夹紧力推断所述施力装置的实际的作用力特性线图，根据该实际的作用力特性线图来判断所述施力装置的更换时期。
3.如权利要求2所述的工作机械的主轴装置，其特征在于，设置有用于显示所述施力装置的作用力特性线图的显示装置，所述作用力特性线图表示夹紧力相对于所述筒夹对所述工具的夹紧次数的变化。
4.一种工作机械的主轴装置，其特征在于，具备：旋转自由地支承于壳体的主轴；在该主轴内沿轴方向移动自由地被支承的杆件；通过该杆件的移动进行工具的夹紧及释放的筒夹；对所述杆件向所述筒夹夹紧所述工具的夹紧方向施力的施力装置；抵抗该施力装置的作用力而推压所述杆件，由此使所述工具向释放方向移动的驱动装置；检测所述驱动装置对所述杆件的推压力的杆件推压力检测装置；检测所述杆件的位移的杆件位移检测装置；根据所述杆件推压力检测装置检测出的所述杆件的推压力和所述杆件位移检测装置检测出的所述杆件的位移，来检测所述筒夹对所述工具的夹紧力的工具夹紧力检测装置；以及根据该工具夹紧力检测装置检测出的所述工具的夹紧力的历时变化，来判断所述施力装置的更换时期的更换时期判断装置。
5.如权利要求4所述的工作机械的主轴装置，其特征在于，所述更换时期判断装置从所述工具夹紧力检测装置检测出的所述工具的夹紧力的历时变化来推断所述施力装置的作用力特性线图，根据该作用力特性线图来判断所述施力装置的更换时期。
6.如权利要求5所述的工作机械的主轴装置，其特征在于，设置有用于显示所述施力装置的作用力特性线图的显示装置，所述作用力特性线图表示夹紧力相对于所述筒夹对所述工具的夹紧次数的变化。
7.如权利要求1或4所述的工作机械的主轴装置，其特征在于，所述工具夹紧力检测装置将在所述杆件位移检测装置检测出所述杆件的位移时所述杆件推压力检测装置所检测出的所述杆件的推压力，作为所述筒夹对所述工具的夹紧力而检测出。
8.如权利要求1或4所述的工作机械的主轴装置，其特征在于，用户和管理者通过通信线路连接，使用所述通信线路从用户向管理者传送所述杆件推压力检测装置检测出的所述杆件的推压力及所述杆件位移检测装置检出的所述杆件的位移、或者所述更换时期判断装置判断出的所述施力装置的更换时期，管理者能够向用户提醒关于所述施力装置的更换时期。
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